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PS SIND NICHT MEHR ALLES

Mancher bezeichnet moderne Fahrzeuge als rollende Laptops. Selbst wenn der Vergleich hinkt – Autofahren erfordert inzwischen nicht nur Motor-, sondern auch Rechenleistung.

Dass sich im Auto das Schiebedach auf Knopfdruck öffnet, ist nicht selbstverständlich. Dahinter muss eine elektronische Schaltung stecken, die den Tastendruck in einen Steuerbefehl übersetzt und einen Motor betätigt. Meistens sind es sogar mehrere Befehle, die der Fahrer über die Taste geben kann: Schiebedach bis zur gewünschten Weite öffnen, bis zum Anschlag öffnen, Schiebedach hochstellen, Schiebedach teilweise schließen, Schiebedach ganz schließen. Dafür ist ein Steuergerät erforderlich - ein kleiner, in seiner Funktion und Leistung sehr beschränkter Rechner. Aber eben ein Rechner. Und von solchen Rechnern, den Steuergeräten, gibt es immer mehr in modernen Autos. "Oberklasse-Fahrzeuge haben zwischen 70 und 100 dieser Steuergeräte", sagt Michael Schaffert, der beim Automobilzulieferer Bosch das Kompetenzzentrum für Elektrik/Elektronik-Architekturen im Kraftfahrzeug leitet. Motorsteuerung, Getriebesteuerung, ESP, Airbag, Infotainment-System - überall kommt ein spezialisierter Rechner zum Einsatz. "Wir gehen davon aus, dass die kumulierte Rechenleistung in Fahrzeugen weiter steigen wird", sagt Schaffert, "in den kommenden fünf Jahren ungefähr um den Faktor drei."

Der PC ist die Allzweck-, der Rechner im Auto die Spezialmaschine

Angesichts dieser Entwicklung wird nachvollziehbar, warum Autos manchmal als "rollende Laptops" bezeichnet werden. Kai Borgeest mag diesen Vergleich nicht sonderlich, weil "man dabei Äpfel mit Birnen vergleicht". Borgeest ist Professor an der Hochschule Aschaffenburg und leitet dort das Zentrum für Kfz-Elektronik und Verbrennungsmotoren. "Im Fahrzeug verfügt ein Rechner nicht nur wie beim PC über einen Prozessor und einige Speicherbausteine, in denen er Daten vorübergehend ablegt, sondern über eine zusätzliche Peripherie, die ebenfalls eng umrissene Rechenoperationen durchführen kann", erklärt Borgeest. "So kommt es, dass ein Rechner im Fahrzeug für eine bestimmte Aufgabe nur einen Befehl benötigt, während ein Prozessor im PC dafür eine Folge von vielleicht 100 Befehlen abarbeiten müsste." Der PC ist sozusagen die Allzweckmaschine, die sehr unterschiedliche Aufgaben bearbeiten kann, aber keine davon optimal. Der Rechner im Auto dagegen - das Steuergerät - ist die Spezialmaschine, die eine definierte Aufgabe rasch und effizient löst. Hinzu kommt, dass viele Rechner im Auto echtzeitfähig sein müssen, wenn auch auf unterschiedlichen Zeitskalen: Ein Airbag muss innerhalb von Sekundenbruchteilen auslösen, dagegen darf ein Klimasteuergerät mehrere Sekunden brauchen.

Die treibende Kraft hinter dem stetig wachsenden Rechenbedarf im Fahrzeug sind jedoch die modernen Assistenzsysteme, die das Fahrverhalten in Abhängigkeit vom Umfeld des Autos beeinflussen. Zum Beispiel die Abstandsregelung, die selbstständig die Entfernung zum vorausfahrenden Fahrzeug misst und die eigene Geschwindigkeit daran anpasst. Zum Beispiel der Parkassistent, der den Fahrer in die Parklücke leitet. Zum Beispiel der Spurhalteassistent, der bei einer zu starken Annäherung an den Fahrbahnstreifen sanft gegensteuert. Viele der fortgeschrittenen Assistenzfunktionen erfordern, dass das Auto sein Umfeld erfasst. Hierfür liefern Sensoren Radar-, Ultraschall-, Infrarot- und Kameradaten. Diese Daten sind einer der maßgeblichen Treiber für die benötigte Rechenleistung. Allerdings dürfe man das nicht mit der Bilderflut durch Smartphones vergleichen, sagt Borgeest: "Während das mit einer aktuellen Smartphone-Kamera gemachte Bild zig Megapixel groß ist, kommen selbst neue Stereokameras für die Umfelderkennung beim Auto mit jeweils etwa einem Megapixel aus." Denn diese Kameras sollen ja keine schönen Bilder liefern, sondern nur dabei helfen, ein Fahrzeug oder einen Fußgänger sicher zu erkennen. "Eine hohe Auflösung ist dabei sogar kontraproduktiv, weil dann der Rechen- und damit der Analyseaufwand stiege", erklärt der Ingenieur. "Vielmehr ist die Auflösung optimal, die gerade so hoch ausfällt, dass ein Fußgänger noch zuverlässig zu erkennen ist."

Für die Fortentwicklung des Fahrens spielt die Auslagerung von Rechenleistung in die Cloud nur eine untergeordnete Rolle

Dieser Umfelderkennung kommt auch auf dem Weg zum autonomen Fahren eine wichtige Bedeutung zu. Letztlich muss das Auto dann ja in Echtzeit so entscheiden, dass es weder die Insassen noch andere Verkehrsteilnehmer gefährdet. "Auf die erforderliche Rechenleistung wird das autonome Fahren aber gar keine so sprunghaften Auswirkungen haben, weil die hierfür erforderlichen Assistenzsysteme eigentlich bereits heute alle an Bord sind", sagt Borgeest. Was noch fehlt, ist vielmehr deren Vernetzung - die Zusammenführung aller Mess- und Rechenergebnisse, um eine möglichst umfassende Sicht auf den Straßen- und Fahrzeugzustand zu haben. "Das erfordert einiges mehr an Datenkommunikation zwischen den Assistenzsystemen im Fahrzeug", sagt der Ingenieur. "Sie wird durch das autonome Fahren deutlich zunehmen."

Dagegen ist die Auslagerung von Rechenleistung in die Cloud, das aktuelle Paradigma in der heutigen IT-Welt, für die Fortentwicklung des Fahrens nur indirekt von Bedeutung. Die Cloud kann bei der Aufbereitung aktueller Informationen eine Rolle spielen, etwa durch genaue Verkehrsmeldungen oder bei der Ermittlung optimaler Routen für das Laden der Batterie eines Hybridfahrzeugs. Auch die Fahrzeugdiagnose über die Cloud dürfte für Werkstätten wichtig werden. "Aber alle unmittelbar fahrrelevanten Funktionen müssen im Auto verbleiben", sagt Borgeest. "Denn bei einer Funkverbindung zu einer Cloud lassen sich weder die 100-prozentige Verfügbarkeit noch die definierte Übertragungsgeschwindigkeit garantieren."